JP2008292888A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面ミラーの角度を精度よく調整できながらも、コストダウンおよび製造の簡易化を図れる画像投影装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタ４９では、先端に挿入片１３を備える支軸部ＰＮがミラーホルダＭＨの非保持面１２に含まれるとともに、挿入片１３を挿入させる主開孔ＨＬと、その挿入された挿入片１３の反挿入方向への変位に応じて挿入片１３を挿入方向に向けて突き上げる反発片ＲＰ・ＲＰとがキャスティングＣＧに含まれ、さらには、キャスティングＣＧに含まれるネジ穴ＢＨを通じて、ミラーホルダＭＨの非保持面１２を突き上げることで、非保持面１２とキャスティングＣＧとの間隔を調整する調整ネジＳＷも含まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ等の画像投影装置に関するものである。

ＤＬＰ（Digital Light Processing）方式のプロジェクタでは、光源からの光をＤＭＤ（Digital Micromirror Device；米国テキサスインスツルメンツ社製）が変調することで画像光とし、投影光学系を介してスクリーンに投影する。

ただし、光源からＤＭＤに至るまでの光路を直線状にしてしまうと、プロジェクタのサイズが極めて大型化してしまう。そこで、この種のプロジェクタでは、光路を変更させる平面ミラーが搭載されている。

しかしながら、平面ミラーが、ＤＭＤ等の各種部材を搭載するキャスティングにおける所望位置、詳説すると所望の角度で取り付けられないと、平面ミラーによって屈折された光が、ＤＭＤの光変調面に到達せず、ずれた箇所に到達してしまう。そこで、特許文献１や、図１０および図１１（図１０の拡大図）に示すように、平面ミラーの角度を調整する機構が開発されている。

ここで、図１０および図１１に示される機構について詳説する。この機構では、平面ミラーを保持するミラーホルダの背面から突出する支軸部ｐｎが、キャスティングｃｇに形成された開孔ｈｌに挿入される。そして、その支軸部ｐｎの先端には、スプリング１５０を圧縮するワッシャ１５１を介して固定ネジ１５２が取り付けられている。

これにより、スプリング１５０は、キャスティングｃｇの内壁面とワッシャ１５１との間で圧縮状態になり、スプリング１５０の復元力でミラーホルダがキャスティングｃｇの内壁面に引きつけられながら支持される。

その上、キャスティングｃｇに設けられた３カ所のネジ穴ｂｈ１・ｂｈ２・ｂｈ３に各々調整ネジｓｗ１・ｓｗ２・ｓｗ３が取り付けられ、それら調整ネジｓｗ１・ｓｗ２・ｓｗ３の先端が、ミラーホルダの背面に接触している。そのため、これら３本の調整ネジｓｗ１・ｓｗ２・ｓｗ３のねじ込み量が調整されることで、ミラーホルダの角度が変化する。

特開２００４−２３３６８８号公報（図２参照）

しかしながら、図１０および図１１に示される機構では、固定ネジ１５２とスプリング１５０という２つの部材が必須となり、比較的部品点数が増加する。そのために、プロジェクタのコストがアップする。

また、固定ネジ１５２をキャスティングＣＧ外部からスプリング１５０を介してミラーホルダに締結する場合、キャスティングｃｇに対してミラーホルダを配置する工程、スプリング１５０を固定ネジ１５２に嵌める工程、スプリング１５０を挿入した固定ネジ１５２をミラーホルダに締結する工程、と少なくとも３工程が必要になり、プロジェクタの製造が煩わしい。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、平面ミラーの角度を精度よく調整できながらも、コストダウンおよび製造の簡易化を図れる画像投影装置を提供することにある。

本発明は、光源からの光の光路を屈折させる平面ミラーと、この平面ミラーを保持するミラーホルダと、このミラーホルダの取り付けられるキャスティングと、を含む画像投影装置である。

そして、かかる画像投影装置では、先端に挿入片を備える支軸部がミラーホルダの非保持面に含まれるとともに、挿入片を挿入させる主開孔と、その挿入された挿入片の反挿入方向への変位に応じて挿入片を挿入方向に向けて突き上げる反発片とがキャスティングに含まれている。さらには、キャスティングに含まれる副開孔を通じて、ミラーホルダの非保持面を突き上げることで、非保持面とキャスティングとの間隔を調整する調整柱が、画像投影装置に含まれている。

これによると、キャスティングに対するミラーホルダの取り付けに、特別な部材が不要になる。そのため、画像投影装置のコストダウンが図れる。また、ミラーホルダにおける支軸部の挿入片が、キャスティングの主開孔に挿入されるだけで、キャスティングに対するミラーホルダの取り付けが完了するので、画像投影装置の製造工程の簡易化までも図れる。

また、反発片による挿入方向への突き上げで、反発片に接触する挿入片の部分は、曲面であると望ましい。例えば、挿入片が球状であると望ましい。

このようになっていると、挿入片と反発片とが面接触せずに点接触する。そのため、反発片に対する挿入片の移動がスムーズになり、平面ミラーの角度変化もスムーズに行える。

なお、対となる調整柱および副開孔の数は特に限定されるものではないが、少なくとも３つ以上であると望ましい。

本発明によれば、特別な部材を要することなく、キャスティングにミラーホルダを取り付けられるので、画像投影装置のコストダウンが図れる。その上、キャスティングに対するミラーホルダの取り付けは、ミラーホルダにおける支軸部の挿入片が、キャスティングの主開孔に挿入されるだけでよい。そのため、画像投影装置の製造工程の簡易化が図れる。

［実施の形態１］
実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、便宜上、部材符号を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

図９はプロジェクタ（画像投影装置）４９の構成図である。この図に示すように、プロジェクタ４９は、ランプ３１、カットフィルタ３２、カラーホイール３３、ライトトンネル３４、平面ミラー３５、集光レンズ３６、光変調素子３７、ヒートシンクＨＫ、および投影光学系３８、を含んでいる。

ランプ３１は、光を発するものであれば、特に限定されない。例えば、水銀ランプであっても、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュールであってもよい。なお、図中のランプ３１は、ガラス製のバルブ３１ａと、バルブ３１ａの発する光を反射かつ集光させるリフレクタ３１ｂと、を含んでいる。

カットフィルタ３２は、ランプ３１からの出射光を受光できる位置にあり、受けた光を透過させることで、光変調素子３７に悪影響を与える波長域の光をカットするものである。なお、カットフィルタ３２とランプ３１との間に、照明光学系が配置されていてもよい。

カラーホイール３３は、赤色、緑色、青色、および透明のフィルタを周方向に並べることで、ホイール状になったものである。そして、カラーホイール３３は、カットフィルタ３２からの出射光を受光できる位置にあり、各フィルタを通過させることで光の色を変化させている。

ライトトンネル３４は、筒状の部材であり、カラーホイール３３からの出射光を受光できる位置にある、そして、ライトトンネル３４は、筒内部を形成するミラー面（反射面）によって、光を複数回反射させることで（ミキシングされることで）、光度を均一化させて出射させている。

平面ミラー３５は、ライトトンネル３４からの出射光を受光し、かつ反射させることで、ランプ３１から投影光学系３８に至るまでの光路を折り曲げている。具体的には、平面ミラー３５は、ライトトンネル３４からの出射光を反射させて、集光レンズ３６に導いている。なお、平面ミラー３５はミラーホルダＭＨに保持されている（詳細については後述）。

集光レンズ３６は、ライトトンネル３４からの光を、光変調素子３７に向けて集光させる。なお、集光される光の光束幅は、光変調素子３７の受光面よりも若干大きくなっている。

光変調素子３７は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）上に、個々に各々独立駆動するマイクロミラーを含むＤＭＤ（Digital Micromirror Device；米国テキサスインスツルメンツ社製）である。そして、光変調素子３７は、集光レンズ３６を介して進行してくる光を、画像データ等に基づきマイクロミラーで反射させることで変調する（変調された光を画像光と称す）。

なお、光変調素子３７には、集光レンズ３６を介して、ランプ３１からの多量の光が照射される。そのため、光変調素子３７は高温化しやすい。そこで、光変調素子３７の背面（受光面の反対面）には、ヒートシンクＨＫが設けられている。

ヒートシンクＨＫは、複数枚のフィンを有することで、外気に触れやすくなっており、かかる外気による冷却（空冷）によって、光変調素子３７に帯びた熱を放熱させている。

投影光学系３８は、複数のレンズ等の光学素子を含んでいる。そして、かかる投影光学系３８は、光変調素子３７からの画像光を、不図示のスクリーンに向けて発散させながら投影する。

そして、以上のようなプロジェクタ４９では、ランプ３１のバルブ３１ａが光を発し、その光はリフレクタ３１ｂによって集光されつつ、カットフィルタ３２およびカラーフィルタ３３を通過し、ライトトンネル３４の入射端ＩＰに入射する。

ライトトンネル３４に入射した光は出射端ＯＰから出射後、平面ミラー３５を介して集光レンズ３６に到達する。集光レンズ３６は、到達した光を集光させながら光変調素子３７に導き、光変調素子３７は入射する光を変調させて投影光学系３８へ導く。その結果、投影光学系３８から、スクリーンに画像が投影される。

なお、以上の、カラーホイール３３、ライトトンネル３４、平面ミラー３５、集光レンズ３６、光変調素子３７、ヒートシンクＨＫおよび投影光学系３８は、キャスティングＣＧに収容されている。そして、図５〜図８の斜視図は、キャスティングＣＧ等を示している。なお、これらの図での破線部分は平面ミラー３５付近を示している。

そして、図５の破線部分の拡大図は図１になる。また、図６および図７にて図示される平面ミラー３５の斜視図は図２および図３になる（図２が正面斜視図であり、図３は背面斜視図である）。また、図４は、ミラーホルダＭＨ、キャスティングＣＧ、および調整ネジＳＷ（ＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ）を示す分解斜視図である。

図２および図３に示すように、平面ミラー３５は、ミラー面の裏側（背面）を覆うミラーホルダＭＨによって保持されている。また、ミラーホルダＭＨは、平面ミラー３５を保持する面（保持面１１）の裏側（非保持面１２）に、支軸部ＰＮを有している。その上、かかる支軸部ＰＮは、先端に球状の片（挿入片１３）を有している。

この挿入片１３は、図１に示すように、キャスティングＣＧに設けられている開孔（主開孔ＨＬ）に挿入される。ただし、この主開孔ＨＬにおいて対向する縁の２カ所から、弾性（反発性）を有する片（反発片ＲＰ・ＲＰ）が互いに近づくように延び出ている。そのため、主開孔ＨＬに挿入された挿入片１３は、反発片ＲＰ・ＲＰ同士の間隙から突き出ることになり、さらに挿入片１３の根元が反発片ＲＰ・ＲＰによって挟み込まれる。

また、キャスティングＣＧには主開孔ＨＬ以外の開孔であるネジ穴ＢＨ（ＢＨ１・ＢＨ２・ＢＨ３；副開孔）が設けられている。そして、このネジ穴ＢＨ１・ＢＨ２・ＢＨ３の各々には、キャスティングＣＧ外部から調整ネジ（調整柱）ＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３が締結されている。具体的には、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の先端とミラーホルダＭＨの非保持面（背面）１２とが接触するように、締結状態が調整されている。

そして、締結状態（締結度合い）に応じて、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の先端とミラーホルダＭＨの非保持面１２との接触状態が維持されていると、ミラーホルダＭＨがキャスティングＣＧから若干乖離することになり、支軸部ＰＮの挿入片１３も、キャスティングＣＧの主開孔ＨＬから乖離しようとする。すなわち、挿入片１３は反挿入方向に変位する。

このような場合、挿入片１３を挟む反発片ＲＰ・ＲＰは、挿入片１３の反挿入方向への変位に応じて反発力を発揮し、挿入片１３を主開孔ＨＬに挿入する方向へと突き上げる。その結果、反発片ＲＰ・ＲＰを介して、キャスティングＣＧとミラーホルダＭＨとの密着度合いが向上する。

そして、かかる調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の先端とミラーホルダＭＨの非保持面１２との接触状態が維持されつつ、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の締め付けが比較的強い場合、ミラーホルダＭＨは調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の先端によって突き上げられ、ミラーホルダＭＨの非保持面１２とキャスティングＣＧとの間隔は広がる。

一方で、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の先端とミラーホルダＭＨの非保持面１２との接触状態が維持されつつ、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の締め付けが比較的弱い場合、ミラーホルダＭＨは調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の先端によって突き上げられず、ミラーホルダＭＨの非保持面１２とキャスティングＣＧとの間隔は狭まる。

すると、各調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３に応じたミラーホルダＭＨの非保持面１２とキャスティングＣＧとの間隔が変化することで、ミラーホルダＭＨに取り付けられた平面ミラー３５の角度が変化する。

また、挿入片１３を囲むように位置する調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の締結状態が変化した場合、球状の挿入片１３は、反発片ＲＰ・ＲＰ間で回りやすい（なぜなら、反発片ＲＰ・ＲＰと挿入片１３とが面接触ではなく点接触するためである）。そのため、スムーズに、平面ミラー３５の角度が変化する。

なお、平面ミラー３５の角度の変化について詳説すると、以下の通りである。例えば、調整ネジＳＷ１のねじ込み量を調整すると、ミラーホルダＭＨは、調整ネジＳＷ２の先端（ミラーホルダＭＨに接する端部）と調整ネジＳＷ３の先端とが支点となって、これらの先端同士を結ぶ線を回転軸（以下Ｘ軸と称す）として回動する。すなわち、調整ネジＳＷ１が、ミラーホルダＭＨをＸ軸回りに回動させて角度を調整していることになる。

また、調整ネジＳＷ２のねじ込み量を調整すると、ミラーホルダＭＨは、調整ネジＳＷ１の先端と調整ネジＳＷ３の先端とが支点となって、これらの先端同士を結ぶ線を回転軸（以下Ｙ軸と称す）として回動する。すなわち、調整ネジＳＷ２が、ミラーホルダＭＨをＹ軸回りに回動させて角度を調整していることになる。

そして、Ｘ軸とＹ軸とは交差する関係にある。すると、例えば、調整ネジＳＷ１と調整ネジＳＷ２とのねじ込み量が個別に調整されると、調整ネジＳＷ３を基準点に、ミラーホルダＭＨの角度を交差する２方向へ個別に調整できる。なお、以上の調整ネジＳＷ１と調整ネジＳＷ２とのねじ込み量を適宜変化させることで、ミラーホルダＭＨの角度を任意の方向へ調整できる。その上、調整ネジＳＷ３のねじ込み量が調整されると、基準点が前後｛ねじ込み方向（Ｚ軸）の前後｝にも移動する。

つまり、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３のねじ込み量が調整されることで、ミラーホルダＭＨの非保持面１２の押しつけ量が調整され、かかるミラーホルダＭＨの角度が無段階で変化することになる。

なお、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３の締め付けが過剰に弱い場合、ミラーホルダＭＨの非保持面１２と調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３とが接触しなくなり、ミラーホルダＭＨは、挿入片１３のみを介して、主開孔ＨＬにぶら下がる状態になる。その結果、各調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３に応じたミラーホルダＭＨの非保持面１２とキャスティングＣＧとの間隔を変化させられず、ミラーホルダＭＨに取り付けられた平面ミラー３５の角度の調整は不可となる。

また、以上のようなプロジェクタ４９では、以下のような効果も奏ずる。例えば、ミラーホルダＭＨに設けられた支軸部ＰＮに代わって、固定ネジをキャスティングＣＧ外部からスプリングを介してミラーホルダＭＨに締結している場合、固定ネジとスプリングという２つの部材が必要であった。しかしながら、以上のプロジェクタ４９では、支軸部ＰＮというミラーホルダＭＨに一体化された部材のみでよい。したがって、部品点数の削減が図れる。

また、固定ネジをキャスティングＣＧ外部からスプリングを介してミラーホルダＭＨに締結する場合、キャスティングＣＧに対してミラーホルダＭＨを配置する工程、スプリングを固定ネジに嵌める工程、スプリングを挿入した固定ネジをミラーホルダＭＨに締結する工程、と少なくとも３工程が必要になる。

しかし、以上のプロジェクタ４９の製造工程では、キャスティングＣＧの主開孔ＨＬに、支軸部ＰＮを挿入するだけで、ミラーホルダＭＨはキャスティングＣＧに取り付けられる。したがって、工程数の削減が図れる。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

例えば、挿入片１３は、図１に示すような球状に限定されるものではない。例えば、先端を半球にした半球状であってもよいし、先端を先細りした形状（テーパ状）にしてもよい。要は、反発片ＲＰ・ＲＰ同士の間隙に入り込み、かつ挿入後、その間隙から脱落しないような挿入片１３であればよい。

ただし、反発片ＲＰ・ＲＰによって挿入片１３が挿入方向に向けて突き上げられる場合に、反発片ＲＰ・ＲＰに接触する挿入片１３の部分は、曲面であると（例えば球状であると）、上述のように、挿入片１３は、反発片ＲＰ・ＲＰ間で回りやすくなる。

また、実施の形態１では、キャスティングＣＧに設けられたネジ穴ＢＨ１・ＢＨ２・ＢＨ３は３カ所で、それらに応じ、調整ネジＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３も３本であった。しかし、これに限定されるものではない。例えば、ネジ穴および調整ネジは、３つより少なくてもよいし、４つ以上であってもよい。

また、反発片ＲＰの材質は金属であっても樹脂であってもよい。また、反発片ＲＰはキャスティングＣＧの材質と同じ材質（例えば、マグネシウム）であってもよいし、異なる材質であってもよい。なお、反発片ＲＰがキャスティングＣＧと異なる材質（例えば、樹脂）から形成されている場合、ミラーホルダＭＨの取り付けられるキャスティングＣＧの一部分が、金属製のキャスティングＣＧ本体に取り付け可能になっていればよい。

は、後述の図５の破線部分の拡大図である。 は、平面ミラーの正面斜視図である。 は、平面ミラーの背面斜視図である。 は、ミラーホルダ、キャスティング、および調整を示す分解斜視図である。 は、キャスティングの斜視図である。 は、キャスティングの斜視図である。 は、キャスティングの斜視図である。 は、キャスティングの斜視図である。 は、プロジェクタの構成図である。 は、従来のプロジェクタに搭載されているキャスティングの斜視図である。 は、図１０の破線部分の拡大図である。

符号の説明

ＭＨ ミラーホルダ
１１ ミラーホルダにおける保持面
１２ ミラーホルダにおける非保持面
ＰＮ 支軸部
１３ 挿入片
３１ ランプ（光源）
３４ ライトトンネル
３５ 平面ミラー
３７ 光変調素子
３８ 投影光学系
ＣＧ キャスティング
ＨＬ 主開孔
ＲＰ 反発片
ＢＨ ネジ穴（副開孔）
ＳＷ 調整ネジ（調整柱）
４９ プロジェクタ

Claims (4)

1. 光源からの光の光路を屈折させる平面ミラーと、
   上記平面ミラーを保持するミラーホルダと、
   上記ミラーホルダの取り付けられるキャスティングと、
   を含む画像投影装置にあって、
   先端に挿入片を備える支軸部が上記ミラーホルダの非保持面に含まれるとともに、
   上記挿入片を挿入させる主開孔と、その挿入された挿入片の反挿入方向への変位に応じて上記挿入片を挿入方向に向けて突き上げる反発片とが上記キャスティングに含まれ、
   さらに、上記キャスティングに含まれる副開孔を通じて、上記ミラーホルダの非保持面を突き上げることで、非保持面とキャスティングとの間隔を調整する調整柱が含まれている画像投影装置。
2. 上記の反発片による挿入方向への突き上げで、反発片に接触する上記挿入片の部分は、曲面である請求項１に記載の画像投影装置。
3. 上記挿入片が、球状である請求項２に記載の画像投影装置。
4. 上記調整柱および上記副開孔が少なくとも３つ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

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